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1、1第二章第二章天然气的矿场集输工艺天然气的矿场集输工艺天然气水汽含量；天然气水汽含量；天然气水合物的形成；天然气水合物的形成；天然气水合物的防止措施。天然气水合物的防止措施。第一节第一节天然气水合物生成与防止天然气水合物生成与防止2一一.天然气水汽含量天然气水汽含量天天然然气气在在地地层层温温度度和和压压力力条条件件下下含含有有饱饱和和水水汽汽，天天然然气气的的水水汽汽含含水水量量取取决决于于天天然然气气的的温温度度、压压力力和和组组成成等等条条件件。天天然然气气含含水水汽汽量量，通通常常用用绝绝对对湿湿度度、相相对对湿湿度度和和水露点表示水露点表示。3绝对湿度和饱和含水量绝对湿度和饱和含水量
2、天天然然气气绝绝对对湿湿度度：指指一一立立方方米米天天然然气气中所含水汽的克数，单位可用中所含水汽的克数，单位可用g/m3表示。表示。天天然然气气的的饱饱和和含含水水量量:在在一一定定温温度度和和压压力力下下，天天然然气气中中可可能能含含有有的的最最大大水水汽汽量量，即天然气与液态平衡时的含水汽量。即天然气与液态平衡时的含水汽量。4水露点水露点天天然然气气水水露露点点是是指指天天然然气气在在一一定定压压力力下下析析出出第第一一滴滴水水时时的的温温度度，即即天天然然气饱和水汽量对应的温度。气饱和水汽量对应的温度。工工程程设设计计中中普普遍遍采采用用是是查查图图法法和和公公式式法。法。5图图2-1
3、天然气饱和含水量图天然气饱和含水量图6非酸性天然气含水量估算非酸性天然气含水量估算（1）非酸性天然气含水量可用下式计算：）非酸性天然气含水量可用下式计算：W 非酸性非酸性天然气饱和含水量，天然气饱和含水量，mg/m3；WO烃实际含水量，查图烃实际含水量，查图2-1；CRD相相对对密度校正系数密度校正系数，查图，查图2-1；CS含含盐盐量校正系数量校正系数，查图，查图2-1。W=0.983WoCRDCS7酸性天然气含水量估算酸性天然气含水量估算（2）硫化氢加二氧化碳总含量摩尔浓度小于）硫化氢加二氧化碳总含量摩尔浓度小于40%的天然气含水量可用下式计算：的天然气含水量可用下式计算：W天然气饱和含水
4、量，天然气饱和含水量，mg/m3；WC烃实际含水量，查图烃实际含水量，查图2-1；WHH2S实际含水量，查图实际含水量，查图2-3；WOCO2实际含水量，查图实际含水量，查图2-2；yc 气体中除CO2，H2S的摩尔含量；的摩尔含量；yH，yO 气体中气体中H2S，CO2的摩尔含量。的摩尔含量。8图图2-2二氧化碳的水汽含量图二氧化碳的水汽含量图9图图2-3硫化氢的水汽含量图硫化氢的水汽含量图102.天然气相对湿度天然气相对湿度在一定温度和压力下，天然气绝对在一定温度和压力下，天然气绝对湿度和饱和含水量之比则为湿度和饱和含水量之比则为天然气相天然气相对湿度对湿度。=e/es11二二.天然气水合
5、物天然气水合物天然气水合物的结构和形成；天然气水合物的结构和形成；天然水合物生成条件预则；天然水合物生成条件预则；天然水合物防止措施。天然水合物防止措施。121、天然气水合物的结构和形成、天然气水合物的结构和形成天天然然气气水水合合物物是是在在一一定定的的温温度度和和压压力力条条件件下下，天天然然气气中中某某些些气气体体组组分分（甲甲烷烷、乙乙烷烷、丙丙烷烷、CO2等等）与与液液态态水水形形成成的的白白色色结结晶晶固固体体，外外观观类类似松散的冰或致密的雪，密度似松散的冰或致密的雪，密度为为0.880.90g/cm3。13水合物的结构水合物的结构图图2-4天然气水合物的结构天然气水合物的结构1
6、42.天然气水合物的形成条件天然气水合物的形成条件必必要要条条件件：气气体体处处于于水水汽汽的的饱饱和和或或过过饱饱和和状状态态并并存存在在游游离离水水；有有足足够够高高的的压压力力和足和足够够低的温度。低的温度。辅辅助助条条件件：如如压压力力的的脉脉动动，气气体体的的高高速速流流动动，流流向向突突变变产产生生的的搅搅动动、弯弯头头、孔孔板、阀门、粗糙的管壁等。板、阀门、粗糙的管壁等。153、天然气水合物生成条件预测、天然气水合物生成条件预测预测天然气水合物生成条件（温度或预测天然气水合物生成条件（温度或压力）的方法比较多，而常用的有压力）的方法比较多，而常用的有经验图经验图解法、相平衡常数法
7、（解法、相平衡常数法（Katz法）和统计热法）和统计热力学法。力学法。16经验图解法经验图解法由由天天然然气气的的相相对对密密度度，根根据据预预测测形形成成水水合合物物的的压压力力温温度度曲曲线线（图图2-5）求求出出形形成成水合物的最低温度（最低压力）。水合物的最低温度（最低压力）。图图2-5对对含含H2S的的天天然然气气，由由于于误误差差较较大大，不不宜宜使使用用。若若相相对对密密度度在在两两条条曲曲线线之之间间，可采用内插法进行近似计算。可采用内插法进行近似计算。17图图2-5预测形成水合物的压力预测形成水合物的压力-温度曲线温度曲线18由由于于水水合合物物是是一一晶晶状状固固体体物物质
8、质，天天然然气气中中一一旦旦形形成成水水合合物物，极极易易在在阀阀门门、分分离离器器入入口口、管管线线弯弯头头及及三三通通等等处处形形成成堵堵塞塞，严严重重时时影影响响天天然然气气的的收收集集和和输输送送，因因此此必必须须采采取取措措施施防防止止水水合合物物生生成成。通通常常在在天天然然气气集集输输系系统统采采取取加加热热法法和和注注抑抑制制剂剂法法防防止止水合物形成水合物形成。4、防止水合物形成的措施、防止水合物形成的措施19加热法加热法提提高高天天然然气气节节流流前前的的温温度度，或或敷敷设设平平行行于于采采气气管管线线的的热热水水伴伴随随管管线线，使使气气体体流流动动温温度度保保持持在在
9、天天然然气气的的水水露露点点以以上上，是是防防止止水水合合物物生生成成的的有有效效方方法法。矿矿场场常常用用的的加加热热设备设备有管壳式有管壳式换热换热器和水套加器和水套加热热炉。炉。20加热法加热法管壳式换热器管壳式换热器水套加热炉水套加热炉21注抑制剂法注抑制剂法1.抑制抑制剂剂的种的种类类和特性和特性可可以以用用于于防防止止天天然然气气水水合合物物生生成成的的抑抑制制剂剂分分为为有机抑制有机抑制剂剂和无机抑制和无机抑制剂剂两两类类。n有机抑制有机抑制剂剂有甲醇和甘醇有甲醇和甘醇类类化合物；化合物；n无无机机抑抑制制剂剂有有氯氯化化钠钠、氯氯化化钙钙及及氯氯化化镁镁等。等。22天天然然气气
10、集集输输矿矿场场主主要要采采用用有有机机抑抑制制剂剂，这这类类抑抑制制剂剂中中又又以以甲甲醇醇、乙乙二二醇醇和和二二甘甘醇醇最常使用。最常使用。抑抑制制剂剂的的加加入入会会使使气气流流中中的的水水分分溶溶于于抑抑制制剂剂中中，改改变变水水分分子子之之间间的的相相互互作作用用，从从而而降降低低表表面面上上水水蒸蒸气气分分压压，达达到到抑抑制制水水合合物物形形成成的的目目的的。广广泛泛采采用用的的醇醇类类天天然然气气水水合物抑制合物抑制剂剂的物理化学性的物理化学性质质如表如表2-2所列。所列。有机抑制剂的种类有机抑制剂的种类23项 目甲醇乙二醇二甘醇相对分子量32.0462.1106.1密度，g/
11、cm3(25)0.7928(20)1.1101.113冰点(沸点)，-97.8(64.7)-13(197.3)-8(244.8)粘度，mPas(25)0.5945(20)16.528.2毒性与状态无色易燃有中等毒性无色无毒有甜味液体无色无毒甜味、粘稠液体表表2-2常用抑制剂的物理化学性质常用抑制剂的物理化学性质24第二节第二节气田集输流程气田集输流程气井气井集气站集气站天然气处理厂天然气处理厂首站首站一、集输系统的组成一、集输系统的组成25气田矿场集输流程气田矿场集输流程气田矿场集输流程分为：气田矿场集输流程分为：n气田集输管网流程气田集输管网流程n气田集输站场工艺流程气田集输站场工艺流程26
12、二、气田集输管网类型二、气田集输管网类型气田集输管网流程可分为四种型式：气田集输管网流程可分为四种型式：n线型管网；线型管网；n放射型管网；放射型管网；n成组型管网；成组型管网；n环型管网。环型管网。集输管网流程类型如图集输管网流程类型如图2-6所示。所示。27图图2-6集输管网的类型集输管网的类型a-线型管网；线型管网；b-放射型管网；放射型管网；c-组合型管网；组合型管网；d-环型环型管网；管网；1-气井；气井；2-集气站；集气站；3-集气管道集气管道；4-集气总集气总站或增压站站或增压站28线型管网线型管网线线型型管管网网流流程程的的管管网网呈呈树树枝枝状状，经经气气田田主主要要产产气气
13、区区的的中中心心建建一一条条贯贯穿穿气气田田的的集集气气干干线线，将将位位于于干干线线两两侧侧各各井井的的气气集集入入干干线线，并并输输到到集集气气总总站站。如如图图2-6（a）所所示示。该该流流程程适适用用于于气气藏藏面面积积狭狭长长且且井井网网距距离离较较大大的的气气田田。四四川川卧卧龙龙河河气气田田就就是是采采用用这这种种流程，其特点是适宜于单井集气流程，其特点是适宜于单井集气。29放射型管网放射型管网放放射射型型管管网网有有几几条条线线型型集集气气干干线线从从一一点点（集集气气站站）呈呈放放射射状状分分开开，如如图图2-6（b）所所示示。适适用用于于气气田田面面积积较较大大，井井数数较
14、较多多，且地面被自然条件所分割的矿场且地面被自然条件所分割的矿场。30环型管网环型管网环环型型管管网网流流程程如如图图2-6（d）所所示示。适适用用于于面面积积较较大大的的圆圆形形或或椭椭圆圆形形气气田田。具具备备上上述述条条件件的的气气田田，如如果果地地形形复复杂杂，气气田田处处于于大大山山深深谷谷中中，则则不不宜宜采采用用，而而以以采采用用放放射射型型管管网网为为宜宜。四四川川威威远远气气田田即即采采用用这这种种流流程程。其其特特点点是是：气气量量调调度度方方便便，环环形形集气干线局部发生事故也不影响正常供气集气干线局部发生事故也不影响正常供气。31组合型管网组合型管网成成组组型型管管网网
15、流流程程如如图图2-6（c）所所示示。各各种种管管网网结结构构形形式式都都有有各各自自的的优优缺缺点点，适适用用于于不不同同具具体体使使用用场场合合，大大部部分分集集输输管管网网采采用用包包括括树树枝枝状状、放放射射状状、环环状状结结构构在在内内混混合合结结构构，其其中中前前面面两两种种组组合合最最为为常常见见。威威远远气气田田就就有有东东、西西、南南、北北四四条条集集气气干干线线和和一一个个环环形形管管网网，而而且且是是树树枝枝状状，放放射射状状和和环环形形管管网网流流程程兼兼备备，是是四四川川集集气气流流程程型型式最多的气田。式最多的气田。32管网压力等级管网压力等级集集气气管管网网的的压
16、压力力等等级级分分为为高高压压、中中压压和和低压三种：低压三种：n高压集气：压力在高压集气：压力在10MPa以上；以上；n中压集气：压力在中压集气：压力在1.6MPa10MPa；n低压集气：压力在低压集气：压力在1.6MPa以下。以下。33三、气田集输站场工艺流程三、气田集输站场工艺流程集输站场流程按管辖井数分为集输站场流程按管辖井数分为单井集输单井集输流程流程和和多井集输流程多井集输流程；集输站场流程按天然气分离温度高低可集输站场流程按天然气分离温度高低可分为分为常温分离工艺流程常温分离工艺流程和和低温分离工艺低温分离工艺流程。流程。341.井场装置井场装置井场装置主要功能：井场装置主要功能
17、：调控气井的产量和输送压力；调控气井的产量和输送压力；防止天然气形成水合物。防止天然气形成水合物。井场装置流程通常有两种类型：井场装置流程通常有两种类型：加热天然加热天然气防止水合物流程和注入抑制剂防止水合气防止水合物流程和注入抑制剂防止水合物流程物流程。35井场加热流程井场加热流程加热流程如图加热流程如图2-7所示。一般适用于气所示。一般适用于气井产量较小的井场装置，压力小于井产量较小的井场装置，压力小于30MPa的高压气井，产量小于的高压气井，产量小于1105m3/d。36图图2-7井场加热防止水合物流程井场加热防止水合物流程Wg气井；气井；VW采气树针形阀；采气树针形阀；Hhl一次加热一
18、次加热器；器；Vgc气井流量调控阀；气井流量调控阀；Hh2二次加热器；二次加热器；Vpc采气管线起点压力调控阀；采气管线起点压力调控阀；Vgoc装置截断装置截断阀；阀；Lf采气管线；采气管线；T温度计；温度计；P压力表压力表37井场注抑制剂流程井场注抑制剂流程井场注抑制剂流程如图井场注抑制剂流程如图2-8所示。一般所示。一般当产量大于当产量大于1105m3/d时，宜采用注抑制剂时，宜采用注抑制剂防止水合物的井场流程，但同时应与集气防止水合物的井场流程，但同时应与集气站的流程配套。站的流程配套。38图图2-8井场注抑制剂防止水合物流程井场注抑制剂防止水合物流程Wg气井；气井；VW采气树针形阀；采
19、气树针形阀；VSi抑制剂注抑制剂注入器；入器；Vgc气井流量调控阀；气井流量调控阀；VPC采气管线起采气管线起点压力调控阀；点压力调控阀；Vgoc装置截断阀；装置截断阀；Lf采气管采气管线；线；T温度计；温度计；P压力表压力表392、常温分离集气站流程、常温分离集气站流程常常温温分分离离：天天然然气气在在分分离离器器操操作作压压力力下下，以不形成水合物温度条件下进行气以不形成水合物温度条件下进行气-液分离。液分离。常常温温分分离离的的集集气气站站流流程程有有常常温温单单井井集集气气站流程站流程和和常温多井集气站流程常温多井集气站流程。40（1）常温分离单井集气站流程）常温分离单井集气站流程常温
20、单井集气站流程有两种流程型式。常温单井集气站流程有两种流程型式。图图2-9所示流程为气、油和水三相分离，适所示流程为气、油和水三相分离，适用于天然气中油和水含量都较多的气井。用于天然气中油和水含量都较多的气井。图图2-10所示流程为气液二相分离，适用于所示流程为气液二相分离，适用于天然气中含水量或含油量较多的气井。天然气中含水量或含油量较多的气井。41图图2-9常温单井集气站流程（三相分离）常温单井集气站流程（三相分离）42图图2-10常温单井集气站流程（二相分离）常温单井集气站流程（二相分离）43（2）常温分离多井集气站流程）常温分离多井集气站流程常温多井集气站流程有三种流程型式：常温多井集
21、气站流程有三种流程型式：三相分离流程、二相分离流程和多井轮三相分离流程、二相分离流程和多井轮换计量流程。图换计量流程。图2-11所示流程为气、油和所示流程为气、油和水三相分离，适用于油和水含量都较多的水三相分离，适用于油和水含量都较多的气井。图气井。图2-12所示流程为气液二相分离，所示流程为气液二相分离，适用于含水量或含油量较多的气井。适用于含水量或含油量较多的气井。44图图2-11常温多井集气站流程（三相分离）常温多井集气站流程（三相分离）45图图2-12常温多井集气站流程（二相分离）常温多井集气站流程（二相分离）46图图2-13所所示示流流程程为为常常温温集集气气多多井井轮轮换换计计量量
22、流流程程，适适用用于于单单井井产产量量较较低低而而井井数数较较多多的的气气田田。全全站站按按井井数数多多少少设设置置一一个个或或数数个个计计量量分分离离器器供供各各井井轮轮换换计计量量；再再按按集集气气量量多多少少设设置置一一个个或或数数个个生生产产分分离离器器，分分离离器器供多井共用。供多井共用。（3）常温分离多井轮换计量流程）常温分离多井轮换计量流程47图图2-13常温多井轮换计量集气站流程常温多井轮换计量集气站流程48四四川川川川中中的的磨磨溪溪气气田田气气井井多多，单单井井产产气气量量小小（平平均均单单井井气气量量1.49104m3/d）又又属属于于同同一一产产层层，因因此此除除试试验
23、验区区26口口井井作作连连续续分分离离计计量量外外，其其余余85口口井井采采用用轮轮换换分分离离计计量。量。（3）縸温分离多井轮换计量流程）縸温分离多井轮换计量流程493、低温分离集气站流程、低温分离集气站流程低温分离集输站功能：收集气井天然低温分离集输站功能：收集气井天然气；对收集天然气在站内进行低温分离回气；对收集天然气在站内进行低温分离回收液烃；对天然气进行压力调控以满足集收液烃；对天然气进行压力调控以满足集气管线输压要求；计量。气管线输压要求；计量。50（3）低温分离集气站流程）低温分离集气站流程低温分离集气站流程分为两种类型。低温分离集气站流程分为两种类型。一一种种流流程程类类型型为
24、为图图2-14所所示示，液液烃烃和和甘甘醇醇富富液液在在站站内内不不进进行行分分离离，以以混混合合方方式式出料，将混合液直接输至液烃稳定处理。出料，将混合液直接输至液烃稳定处理。另另一一种种流流程程类类型型为为图图2-15所所示示，液液烃烃和和甘甘醇醇富富液液在在站站内内经经过过分分离离后后分分别别输输至至液液烃烃稳定装置和甘醇再生装置处理。稳定装置和甘醇再生装置处理。51图图2-14低温分离集气站原理流程图（液烃低温分离集气站原理流程图（液烃和甘醇富液混合出料）和甘醇富液混合出料）52图图2-15低温分离集气站原理流程图（液烃低温分离集气站原理流程图（液烃和甘醇富液分离后出料）和甘醇富液分离
25、后出料）53低温集气站的典型流程低温集气站的典型流程图图2-16是是四四川川中中坝坝低低温温集集气气站站原原理理流流程程图图，该该站站是是节节流流膨膨胀胀低低温温分分离离集集气气站站的的典型工艺流程。典型工艺流程。节流后温度：节流后温度：-15-18；抑制剂：乙二醇抑制剂：乙二醇54图图2-16四川中坝低温集气站流程图四川中坝低温集气站流程图55思考题思考题（1）除除了了加加热热法法、注注入入抑抑制制剂剂法法，防防止水合物生成方法还有哪些？止水合物生成方法还有哪些？（2）为为什什么么采采用用大大压压差差截截流流阀阀节节流流降降压，气体的温度会降低？压，气体的温度会降低？56第三节第三节天然气脱
26、水天然气脱水天然气脱水的必要性天然气脱水的必要性溶剂吸收法脱水溶剂吸收法脱水固体吸附法脱水固体吸附法脱水57一一.天然气脱水的必要性天然气脱水的必要性天然气脱水的必要性；天然气脱水的必要性；天然气脱水方法；天然气脱水方法；天然气脱水深度。天然气脱水深度。58天然气脱水的必要性天然气脱水的必要性水的析出将降低输气量，增加动力消耗水的析出将降低输气量，增加动力消耗；水水的的存存在在将将加加速速H2S或或CO2对对管管线线和和设设备备的的腐蚀；腐蚀；导导致致生生成成水水合合物物，使使管管线线和和设设备备堵堵塞塞或或降降低它们负荷。低它们负荷。因因上上述述三三方方面面原原因因，所所以以有有必必要要对对
27、天天然然气气进行脱水处理。进行脱水处理。59天然气脱水深度天然气脱水深度露点降露点降：脱水前含水天然气的露点与脱水后干气：脱水前含水天然气的露点与脱水后干气的露点之差。的露点之差。满足用户的要求；满足用户的要求；管输天然气水露点在起点输送压力下，宜比管管输天然气水露点在起点输送压力下，宜比管外环境最低温度低外环境最低温度低57；对天然气凝液回收装置，水露点应低于最低制对天然气凝液回收装置，水露点应低于最低制冷温度冷温度57。60天然气脱水方法天然气脱水方法低温冷凝法；低温冷凝法；溶剂吸收法脱水；溶剂吸收法脱水；固体吸附法脱水。固体吸附法脱水。61二、二、溶剂吸收脱水溶剂吸收脱水甘醇脱水的基本原
28、理甘醇脱水的基本原理甘醇的物理性质甘醇的物理性质三甘醇脱水流程和设备三甘醇脱水流程和设备甘醇质量对脱水效果的影响甘醇质量对脱水效果的影响62三甘醇脱水装置631、甘醇脱水的基本原理、甘醇脱水的基本原理甘甘醇醇是是直直链链的的二二元元醇醇，其其通通用用化化学学式式是是 CnH2n(OH)2。二二 甘甘 醇醇(DEG)和和 三三 甘甘 醇醇(TEG)的分子结构如下：的分子结构如下：64从从分分子子结结构构看看，每每个个甘甘醇醇分分子子中中都都有有两两个个羟羟基基（）。羟羟基基在在结结构构上上与与水水相相似似，可可以以形形成成氢氢键键，氢氢键键的的特特点点是是能能和和电电负负性性较较大大的的原原子子
29、相相连连，包包括括同同一一分分子子或或另另一一分分子子中中电电负负性性较较大大的的原原子子，所所以以甘甘醇醇与与水水能能够够完完全全互互溶溶，并并表表现现出出很很强强的的吸吸水性。水性。甘甘醇醇水水溶溶液液将将天天然然气气中中的的水水蒸蒸气气萃萃取取出出来来形形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。成甘醇稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。甘醇脱水的基本原理甘醇脱水的基本原理65吸吸收收脱脱水水：是是根根据据吸吸收收原原理理，利利用用亲亲水水液液体体与与天天然然气气的的逆逆流流接接触触，从从而而吸吸收收脱脱出气体中的水蒸气。出气体中的水蒸气。脱水吸收剂：脱水的亲水液体。脱水吸收剂：脱水的亲
30、水液体。对对脱脱水水吸吸收收剂剂的的要要求求：热热稳稳定定性性好好，对对天然气中水蒸气亲和力强等等。天然气中水蒸气亲和力强等等。甘醇脱水的基本原理甘醇脱水的基本原理66吸附剂要求吸附剂要求对天然气水蒸气很强亲合力对天然气水蒸气很强亲合力热稳定性好热稳定性好脱水时不发生化学反应脱水时不发生化学反应容易再生容易再生蒸气压低蒸气压低黏度小黏度小对设备无腐蚀对设备无腐蚀价格低廉价格低廉对天然气和液烃溶解度较低对天然气和液烃溶解度较低起泡乳化倾向小起泡乳化倾向小67常用脱水吸收剂比较常用脱水吸收剂比较682、三甘醇脱水流程和设备、三甘醇脱水流程和设备三三甘甘醇醇脱脱水水工工艺艺流流程程如如图图2-1所所
31、示示。脱脱水装置主要包括两大部分：水装置主要包括两大部分：n天然气在吸收塔的脱水系统；天然气在吸收塔的脱水系统；n富富TEG溶液的再生系统（提浓）。溶液的再生系统（提浓）。1.工艺流程工艺流程69图图2-1三甘醇脱水工艺流程三甘醇脱水工艺流程707172三甘醇再生方法三甘醇再生方法加热再生（热降解限制）加热再生（热降解限制）减压再生（系统复杂）减压再生（系统复杂）汽提再生汽提再生（运用较多）（运用较多）共沸再生共沸再生7374如如图图2-1所所示示，三三甘甘醇醇脱脱水水工工艺艺中中主主要要设设备备有有原原料料气气分分离离器器、吸吸收收塔塔、闪闪蒸蒸罐罐、过过滤滤器器、贫贫/富富液液换换热热器器
32、、再再生生塔塔和和重重沸沸器器等。等。主要设备主要设备75进口气涤器进口气涤器其功能是分离出原料气中烃类夹带的固其功能是分离出原料气中烃类夹带的固体或液滴，如砂子、管线腐蚀产物、水、体或液滴，如砂子、管线腐蚀产物、水、油等。常用卧式或立式的重力分离器，内油等。常用卧式或立式的重力分离器，内装金属网除沫器。装金属网除沫器。进料气含有液体，固体进料气含有液体，固体杂质对三甘醇脱杂质对三甘醇脱水影响（水影响（5点）。点）。76吸收塔吸收塔吸吸收收塔塔可可采采用用填填料料塔塔或或板板式式塔塔，塔塔顶顶应应设设置置除除沫沫器器。虽虽泡泡罩罩塔塔型型的的效效率率略略低低于于浮浮阀阀型型，但但三三甘甘醇醇溶
33、溶液液比比较较粘粘稠稠，塔塔内内的的液液/气气比比较较低低，故故采采用用泡泡罩罩塔塔盘盘更更为为适适宜宜，实实际际塔塔板板数数为为410块块。塔塔径径小小于于300mm时时应应采采用用填填料料塔塔，常常用用的的填填料料有瓷质鞍型填料和不锈钢环。有瓷质鞍型填料和不锈钢环。77图图2-2 吸收塔温度，进塔吸收塔温度，进塔TEG贫液浓度和出塔干气平贫液浓度和出塔干气平衡露点关系衡露点关系起泡增多起泡增多7879进进气气温温度度较较高高将将增增加加装装置置的的脱脱水水负负荷荷和和增增大大甘甘醇的气化损失量。醇的气化损失量。在在三三甘甘醇醇浓浓度度不不变变时时，出出塔塔气气体体平平衡衡露露点点随随进进气
34、温度的下降而降低（图气温度的下降而降低（图2-2）。）。因因低低温温下下，三三甘甘醇醇变变得得非非常常粘粘稠稠，起起泡泡增增多多，导致塔效率降低、压降增大和携带损失。导致塔效率降低、压降增大和携带损失。进进塔塔的的天天然然气气温温度度应应维维持持在在1548，压压力力一一般在般在2.76-10.46MPa。进气温度进气温度80通通常常贫贫甘甘醇醇的的进进塔塔温温度度应应比比塔塔内内气气体体温温度高度高3-8。贫甘醇吸收温度一般在贫甘醇吸收温度一般在27-38.进气温度进气温度81闪蒸分离器闪蒸分离器三甘醇装置中有一定量的烃类气体会三甘醇装置中有一定量的烃类气体会溶解在三甘醇溶液中，烃类的溶解量
35、与压溶解在三甘醇溶液中，烃类的溶解量与压力有关，压力愈高，则溶解量愈大，闪蒸力有关，压力愈高，则溶解量愈大，闪蒸罐的功能是将溶解在三甘醇溶液中的烃类罐的功能是将溶解在三甘醇溶液中的烃类闪蒸出来，防止溶液发泡。闪蒸出来，防止溶液发泡。闪蒸分离器的压力最好在闪蒸分离器的压力最好在0.35-0.52MPa.82过滤器过滤器过滤器的功能是除去三甘醇溶液中的固过滤器的功能是除去三甘醇溶液中的固体粒子和溶解性杂质。常用的有固体过滤体粒子和溶解性杂质。常用的有固体过滤器和活性炭过滤器两种。器和活性炭过滤器两种。83贫贫/富换热器富换热器贫贫/富富换换热热器器是是用用来来进进控控制制闪闪蒸蒸罐罐和和过过滤滤器
36、器的的富富液液温温度度，回回收收贫贫液液的的热热量量，使使富富液液升升温温到到148左左右右再再进进再再生生塔塔，以以减减轻轻重重沸器的热负荷。最常用的是管壳式换热器。沸器的热负荷。最常用的是管壳式换热器。84再生塔再生塔主要由精馏柱和再沸器组成再生系统，主要由精馏柱和再沸器组成再生系统，其功能是蒸出富三甘醇中的水，使之提浓。其功能是蒸出富三甘醇中的水，使之提浓。无汽提气时，塔顶温度控制在无汽提气时，塔顶温度控制在99；有汽提气时，塔顶温度控制在有汽提气时，塔顶温度控制在88；当回流流量约为水蒸气的排放量当回流流量约为水蒸气的排放量30%，柱柱顶顶排放的水蒸气中甘醇排放的水蒸气中甘醇损损失非常
37、小。失非常小。8586873、甘醇质量对脱水效果的影响、甘醇质量对脱水效果的影响n氧气窜入系统；氧气窜入系统；n甘醇高温降解；甘醇高温降解；n盐污染；盐污染；n液烃污染液烃污染;n淤渣污染。淤渣污染。88893、甘醇质量对脱水效果的影响、甘醇质量对脱水效果的影响n氧气窜入系统；氧气窜入系统；甘醇氧化变质甘醇氧化变质,生成腐蚀性有机酸生成腐蚀性有机酸;n造成氧气窜入系统原因造成氧气窜入系统原因:甘醇储罐没采用惰性气体密封甘醇储罐没采用惰性气体密封;甘醇泵泄露以及进料气含有氧甘醇泵泄露以及进料气含有氧.n解决方法解决方法:储罐采用微正压或氮气密封储罐采用微正压或氮气密封;避免甘醇泵泄露避免甘醇泵泄
38、露,加入抗氧化剂加入抗氧化剂.903、甘醇质量对脱水效果的影响、甘醇质量对脱水效果的影响n甘醇高温降解；甘醇高温降解；重沸器温度低于重沸器温度低于204;火管传热表面热流密度小于火管传热表面热流密度小于25KW/m2;定期清除火管传热表面上热斑，防止局部过定期清除火管传热表面上热斑，防止局部过热。热。913、甘醇质量对脱水效果的影响、甘醇质量对脱水效果的影响n盐污染盐污染(火管产生热斑火管产生热斑,局部过热局部过热,烧穿烧穿)；含盐大于含盐大于0.0025时时,就排放对装置进行清扫就排放对装置进行清扫;先对甘醇先出去盐分先对甘醇先出去盐分.923、甘醇质量对脱水效果的影响、甘醇质量对脱水效果的
39、影响n液烃污染液烃污染:液烃随富甘醇在精馏柱内向下流入重沸器并迅液烃随富甘醇在精馏柱内向下流入重沸器并迅速汽化速汽化,造成大量甘醇被气体从柱顶被带走造成大量甘醇被气体从柱顶被带走.液烃来源液烃来源:进料气带过来进料气带过来;贫甘醇进塔温度比出贫甘醇进塔温度比出塔干气低塔干气低,气体中重烃冷凝析出气体中重烃冷凝析出.解决方法解决方法:采用进口气涤器采用进口气涤器;保持贫甘醇进塔温保持贫甘醇进塔温度比出塔干气高度比出塔干气高6;合理设计三相闪蒸分离合理设计三相闪蒸分离器尺寸器尺寸;采用活性碳过滤器采用活性碳过滤器.933、甘醇质量对脱水效果的影响、甘醇质量对脱水效果的影响n淤渣污染淤渣污染:进料气
40、携带的尘土进料气携带的尘土/泥沙泥沙/管道污垢管道污垢/腐蚀产物腐蚀产物,没经过没经过进口气涤器进入吸收塔与焦油状烃内会沉淀出来形进口气涤器进入吸收塔与焦油状烃内会沉淀出来形成具有磨损性的黑色粘稠状物质成具有磨损性的黑色粘稠状物质.影响影响:甘醇泵和其他设备侵蚀甘醇泵和其他设备侵蚀;堵塞塔板和精馏柱填料堵塞塔板和精馏柱填料堵塞堵塞;火管产生热斑火管产生热斑解决方法解决方法:过滤使固体含量小于过滤使固体含量小于0.0194三、三、固体吸附法脱水固体吸附法脱水吸附脱水原理和工艺过程；吸附脱水原理和工艺过程；常用固体吸附剂的性质；常用固体吸附剂的性质；吸附脱水工艺流程及主要参数。吸附脱水工艺流程及主
41、要参数。951、吸附脱水原理和工艺过程、吸附脱水原理和工艺过程吸吸附附是是用用多多孔孔性性的的固固体体吸吸附附剂剂处处理理气气体体混混合合物物，使使其其中中一一种种或或多多种种组组分分吸吸附附于于固固体体表表面面上上，其其他他的的不不吸吸附附，从从而而达达到到分分离操作。离操作。1.基本原理基本原理96水水 是是 一一 种种 强强 极极 性性 分分 子子，分分 子子 直直 径径（2.763.2）很很小小。不不同同的的多多孔孔性性固固体体的的孔孔径径是是不不同同的的，孔孔径径大大于于3.2的的，都都可可以以吸吸附附水水。吸吸附附能能力力的的大大小小与与多多种种因因素素有关，主要是固体的表面力。有
42、关，主要是固体的表面力。基本原理基本原理97吸附类型吸附类型根根据据表表面面力力的的性性质质可可将将吸吸附附分分为两大类型：为两大类型：n物理吸附物理吸附n化学吸附化学吸附98（1）物理吸附）物理吸附物理吸附是指流体中被吸附的分子与吸物理吸附是指流体中被吸附的分子与吸附剂表面分子间为分子间吸引力附剂表面分子间为分子间吸引力范德华范德华力所造成，其吸附速度快，吸附过程类似力所造成，其吸附速度快，吸附过程类似于气体凝聚过程。于气体凝聚过程。99物理吸附当气体压力降低或系统温度升高时，物理吸附当气体压力降低或系统温度升高时，被吸附的气体可以容易地从固体表面逸出，而不被吸附的气体可以容易地从固体表面逸
43、出，而不改变气体原来的性质，这种现象称为脱附。改变气体原来的性质，这种现象称为脱附。吸附和脱附为可逆过程，工业上利用这种可吸附和脱附为可逆过程，工业上利用这种可逆性，借以改变操作条件，使吸附的物质脱附，逆性，借以改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生、回收或分离吸附质的目的。达到使吸附剂再生、回收或分离吸附质的目的。（1）物理吸附）物理吸附100化化学学吸吸附附类类似似于于化化学学反反应应。吸吸附附时时，吸吸附附剂剂表表面面的的未未饱饱和和化化学学键键与与吸吸附附质质之之间间发发生生电电子子的的转转移移及及重重新新分分布布，在在吸吸附附剂剂的的表表面面形形成成一一个个单单分分子子层层
44、的的表表面面化化合合物物。吸吸附中将放生的吸附热。附中将放生的吸附热。（2）化学吸附）化学吸附101化化学学吸吸附附具具有有选选择择性性，它它仅仅发发生生在在吸吸附附剂剂表表面面，且且吸吸附附速速度度较较慢慢，是是不不可可逆逆的的过过程程。要要很很高高的的温温度度才才能能把把吸吸附附分分子子释释放放出出来来，并并且且释释放放出出来来的的气气体体常常已已发发生生化化学学变变化化，不不复复呈呈原原有有的的性性质质。为为了了提提高高化化学学吸附的速度，常常采用升高温度的办法。吸附的速度，常常采用升高温度的办法。（2）化学吸附）化学吸附102在在实实际际过过程程中中，有有时时物物理理吸吸附附与与化化学
45、学吸吸附附可可相相伴伴发发生生，同同一一物物质质在在低低温温时时以以物物理理吸吸附附为为主主，在在高高温温时时又又以以化化学学吸吸附附占占优优势势。在在通通常常天天然然气气吸吸附附操操作作中中，主主要要是是物物理吸附。理吸附。（2）化学吸附）化学吸附103常用的吸附剂常用的吸附剂在天然气脱水中常用的吸附剂有三种：在天然气脱水中常用的吸附剂有三种：n活性氧化铝；活性氧化铝；n硅胶；硅胶；n分子筛。分子筛。其主要物性如表其主要物性如表2-1所示。所示。104表表2-1常用吸附剂的物性常用吸附剂的物性105（1）活性氧化铝）活性氧化铝活活性性氧氧化化铝铝是是一一种种多多孔孔、吸吸附附能能力力较较强强
46、的的吸吸附附剂剂。对对气气体体、蒸蒸气气和和某某些些液液体体中中的的水水分分有有良良好好的的吸吸附附能能力力，再再生生温温度度175315。国国外外天天然然气气脱脱水水常常用用的的活活性性Al2O3有有F-1型型粒粒状状、H-151型型球球状状和和KA-201型型球球状三种，其化学组成如表状三种，其化学组成如表2-2所示。所示。106表表2-2典型活性氧化铝组成典型活性氧化铝组成107活性氧化铝吸附剂的特点活性氧化铝吸附剂的特点经活性氧化铝吸附脱水后，油田气的露经活性氧化铝吸附脱水后，油田气的露点最高点可达点最高点可达-73；但再生时消耗热量多，选择性差，易吸但再生时消耗热量多，选择性差，易吸
47、附重烃，呈碱性，不宜处理含酸性气体附重烃，呈碱性，不宜处理含酸性气体较多的天然气。较多的天然气。108(2)硅硅胶胶硅胶是粉状或颗粒状物质，粒子外观呈硅胶是粉状或颗粒状物质，粒子外观呈透明或乳白色固体。分子式为透明或乳白色固体。分子式为mSiO2nH2O，它是用硅酸钠与硫酸反应生成水凝它是用硅酸钠与硫酸反应生成水凝胶，然后洗去硫酸钠，将水凝胶干燥制成。胶，然后洗去硫酸钠，将水凝胶干燥制成。其典型组成如表其典型组成如表2-3所示。所示。109表表2-3典型硅胶的组成典型硅胶的组成110硅硅胶胶吸吸湿湿量量可可达达到到40%左左右右。按按孔孔隙隙大大小小，分分成成细细孔孔和和粗粗孔孔两两种种。粗粗
48、孔孔硅硅脱脱的的比比表表面面积积（35）102m2/g，细细孔孔硅硅胶胶约约为为（67）102m2/g。天然气脱水用的是细孔硅胶，平均孔径天然气脱水用的是细孔硅胶，平均孔径2030。硅胶吸附水蒸气的性能特别好，且具有较高硅胶吸附水蒸气的性能特别好，且具有较高的化学和热力稳定性。但硅胶与液态水接触很易的化学和热力稳定性。但硅胶与液态水接触很易炸裂，产生粉尘，增加压降，降低有效湿容量。炸裂，产生粉尘，增加压降，降低有效湿容量。(2)硅硅胶胶111（3）分子筛）分子筛分分子子筛筛是是具具有有骨骨架架结结构构的的碱碱金金属属的的硅硅铝铝酸酸盐盐晶晶体体。是是的的一一种种高高效效、高高选选择择性性的的固
49、体吸附剂。其分子式如下：固体吸附剂。其分子式如下：M2/nO Al2O3 xSiO2 yH2OM某某些些碱碱金金属属或或碱碱土土金金属属离离子子，如如Li、Na、Mg、Ca等等；nM的的价价数数；xSiO2的分子数；的分子数；y水的分子数。水的分子数。112分子筛通常分为分子筛通常分为X型和型和A型两类。它们型两类。它们的吸附机理是相同的，区别在于晶体结构的吸附机理是相同的，区别在于晶体结构的内部特征。的内部特征。A型分子筛具有与沸石构造型分子筛具有与沸石构造类似的结构物质，所有吸附均发生在晶体类似的结构物质，所有吸附均发生在晶体内部孔腔内。内部孔腔内。（3）分子筛）分子筛113X型型分分子子
50、筛筛能能吸吸附附所所有有能能被被A型型分分子子筛筛吸吸附附的的分分子子，并并且且具具有有稍稍高高的的容容量量。13X型型分分子子筛筛中中吸吸附附象象芳芳香香烃烃这这样样的的大大分分子。子。各各类类分分子子筛筛的的pH值值约约为为10，在在pH=512范范围围内内是是稳稳定定的的。在在处处理理酸酸性性天天然然气气时时，若若吸吸附附液液的的pH值值小小于于5，就就应应采采用用抗抗酸分子筛。酸分子筛。（3）分子筛）分子筛114分分子子筛筛表表面面具具有有较较强强的的局局部部电电荷荷，因因而而对对极极性性分分子子和和不不饱饱和和分分子子有有很很高高的的亲亲和和力力，水水是是强强极极性性分分子子，分分子